Интерактивная радиосеть мультимедийного вещания (часть 2).

2. Проработка плоскости управления сценариями взаимодействия (L3)

2.1. Назначение плоскости управления (сигнализации) радиосети, пояснение идеи двустороннего управления решениями на L3 уровне в виде "событие->воздействие->исполнение->уведомление об исполнении". Выделение основных служб плоскости управления и пояснение их задач.

2.1.1. Назначение плоскости управления (сигнализации) радиосети.

    Плоскость управление (сигнализации) радиосети необходима для оформления сценариев взаимодействия сетевых объектов. В данной радиосети, как было сказано ранее в первой части работы, будет три сетевых объекта, а именно: МС, ТД и ОП. В данной работе будут разрабатываться сценарии взаимодействия ОП и ТД, а также ОП и МС, так как данная работа подразумевает разработку радиоинтерфейса ОП. В связи с тем, что ОП и МС находятся в различных адресных пространствах, то реализация сценариев взаимодействия сетевых объектов будет осуществляться на сетевом L3 уровне, на котором будут находиться службы, осуществляющие соответствующее управление взаимодействием сетевых объектов.


2.1.2.Пояснение идеи двустороннего управления решениями на L3 уровне в виде "событие->воздействие->исполнение->уведомление об исполнении".


Рассмотрим идею двустороннего управления решениями на примере работы службы контроля качества. Представим, что осуществляется передача аудиопотока с точки доступа (ТД) на оборудование терминала (ОП) и в какой-то момент времени аудиопоток начинает поступать с помехами, тогда службой контроля качества на ТД будет сформировано служебное сообщение, содержащее в себе информацию о переходе на другой профиль сетевого протокола. Данное сообщение будет передано на ОП, где аналогичной службой будет принято решение о переходе на иной профиль сетевого протокола, более подробно о профилях сетевого протокола будет говориться при разработки физического уровня. После перехода на иной профиль сетевого протокола ОП сообщит ТД (путем отправки соответствующего служебного сообщения) о готовности вести дальнейший прием/передачу на новом профиле сетевого протокола.

2.1.3.Выделение основных служб плоскости управления и пояснение их задач.

Выделим основные службы плоскости управления и поясним их задачи:

  • Служба контроля качества – при ухудшении качества связи формирует необходимые служебные сообщения о смене профиля сетевого протокола, более подробно о данной службе было сказано ранее.

  • Служба установления соединения – формирует широковещательное сообщение (BCCH), содержащее информацию о сети.

  • Служба предоставления услуг – данная служба отвечает за предоставление услуг пользователю.

  • Служба доступа – отвечает за предоставление доступа ОП к сети, то есть осуществляет проработку механизма взаимодействия ОП с ТД.

2.2.Разработка иерархических моделей сетевых объектов - как транспортной платформы доставки информационных (п.1.1-1.4) и служебных сообщений (п.2.1). Выделение ключевых слоев модели (физические ресурсы - канал передачи данных - службы управления сеансом соединения/сценариями взаимодействия), пояснение задач служб уровней транспортной платформы.

В данной радиосети иерархическая модель будет состоять всего из трех уровней: физический (L1), канальный (L2), сетевой (L3). Построим иерархическую модель сетевых объектов в соответствии с рекомендациями модели OSI (Open System Interconnection - взаимосвязь открытых систем) (Рисунок 1).


Рисунок 1. Иерархическая модель сетевых объектов.

L3 уровень (сетевой уровень) – на данном уровне организуется управление взаимодействием между ОП и МС, так как они находятся в различных адресных пространствах. Служба предоставления услуг, о которой говорилось ранее, будет располагаться на данном уровне.

L2 уровень (канальный уровень) – данный уровень предназначен для организации канала передачи сообщений - происходит установление логического соединения (организация доставки сообщений между сетевыми объектами). На данный уровень будут поступать информационные (команды управления (КУ)) и служебные сообщения. Так же на данном уровне будет подуровень – служебный уровень, на котором реализуются сценарии взаимодействия ТД и ОП.

L1 уровень (физический уровень) – предназначен для взаимодействия с физической средой. На этом уровне происходит модуляция сигнала, а также добавление пакетов временной и частотной синхронизации. В связи с тем, что аудиопоток не подвергается обработки (кодировки и шифрованию), то аудиопоток будет сразу поступать на данный уровень.

2.3. Разработка правил идентификации сессий, сообщений, процедур/служб обработки сигнальных сообщений (задачи в п.2.1), а также сетевых объектов (организация адресного пространства радиосети).

     Рассмотрим правила идентификации сессии ТД с ОП. В нашей радиосети предполагается наличие большого числа ОП (до 2000 по техническому заданию), поэтому когда ОП обнаруживает широковещательное сообщение, которое вещает ТД, и отправляет запрос на регистрацию в сети, то необходимо указывать адрес отправителя (поле идентификатора). Чтобы в дальнейшем МС мог проверить наличие подписки у данного пользователя, путем сравнения полученного идентификационного номера и номером хранящимся в информационной подсистеме МС. На основании данного сравнения будет принято решение службой предоставления услуг об разрешении или отказе в получении услуги.

Данная радиосети предполагает обмен служебными и информационными сообщениями, поэтому потребуется поле битового флага, для возможности отличать служебные сообщения от сообщений трафика (если значение 0 – сообщение служебное, если значение 1 – сообщение трафика). Также необходимо будет поле идентификации служебного сообщения, которое будет содержать информацию какой службе предназначается сообщение.

2.4. Формирование диаграмм состояний сетевых объектов (выделенных узлов, терминалов) с учетом мер по обеспечению энергосбережения. Выделение активного и пассивного состояний сетевых объектов и анализ задач (режимов), выполняемых в этих состояниях.

2.4.1. Диаграмма состояний ОП(оборудования пользователя).

Диаграмма состояний ОП представлена на рисунке 2. После включения приложения ОП начнет осуществлять поиск BCCH, которые вещает ТД (1). При обнаружении ВССН ОП сделает запрос на подключение к сети (2). Если ТД одобрит этот запрос, ОП переходит в состояние ожидания “IDLE”(3), если же будет отказано, то ОП вернется в состояние поиска BCCH (4). Далее осуществляется запрос на получение услуги(5). В случае отказа, ОП возвращается в состояние IDLE(6). В случае подтверждения доступа в предоставлении услуги (7) ОП начнет осуществлять прием данных. Если произойдет обрыв сети, то ОП вернется в состояние поиска BCCH (8). Также из состояния приема данных ОП периодически будет проводить радиоизмерения (9). Из приема данных также возможен обратно переход в состояние запроса услуги (10), данное событие произойдет, если пользователь захочет получить доступ к другой услуге. По диаграмме можно выделить 2 состояния сетевых объектов: активное и пассивное. Пассивный режим выполняет роль режима энергосбережения, переходя на этот режим ОП способен экономить энергию аккумулятора, так как основная энергия тратится во время приема аудиотрафика.


Рисунок 2. Диаграмма состояний ОП.

2.4.2. Диаграмма состояний точки доступа.

Диаграмма состояний ТД представлена на рисунке 3. У ТД предусмотрено нахождение в 2 режимах. В пассивном режиме ТД так же как и ОП выполняет функцию энергосбережения, так как при вещании ВССН будет тратиться меньше энергии, чем при передаче трафика. ТД постоянно осуществляет вещание ВССН. При обнаружении ОП она получает запрос на подключение к сети (1). В случае подтверждения в подключении ТД перейдет в состояние IDLE, в котором будет вещать BCCH и ожидать выбора пользователем услуги. В случае отказа в подключении ТД вернется в состояние вещания BCCH (3). В состоянии IDLE ТД может находится когда подключено к ТД хотя бы одно ОП, если же от ТД отключатся по тем или иным причинам ОП, то ТД перейдет в состояние вещания BCCH (4). Из состояния IDLE ТД в случае получения запроса услуги от ОП, перейдет в состояние передачи на МС данного запроса (5). Если в запросе будет отказано, то ТД обратно перейдет в режим IDLE (6), в случае подтверждения предоставления услуги, ТД перейдет в режим передачи данных (7), в котором будет передавать аудиопоток на ОП. Из данного состояния ТД может вернуться обратно в состояние передачи на МС запроса предоставления услуги (8). Также при передаче данных будет также происходить вещание BCCH (9), а также обнаружение иных ОП и регистрация их в сети. Из состояния передачи данных ОП периодически будет проводить радиоизмерения (10).


Рисунок 3. Диаграмма состояний ТД.

2.5. Проработка ключевых сценариев взаимодействия объектов сети: обнаружение/идентификация сети, регистрация/привязка к сети, реализация сеанса предоставления услуги и т.п.. Разработка сценария, выполняющего оперативное реагирование на изменение качества соединения (как будет оцениваться качество соединения, как управлять свойствами активного соединения сетевых объектов).

Рассмотрим сценарий обнаружения сети и предоставления ТК услуги. (Рисунок 4). Службой установления соединения будет формироваться широковещательное сообщение (BCCH), которое будет вещать ТД. При обнаружении ОП данного сообщения, службой установления соединения будет сформирован запрос на регистрацию. Аналогичной службой на ТД будет принято решение о выделении ресурсов и отправлено подтверждение на ОП. Далее ОП отправит запрос на предоставлении требуемой услуги на ТД, которая данный запрос перенаправит на МС, на котором службой предоставления услуг будет принято решение о доступе. ТД, получив от МС подтверждение в доступе к требуемой услуге, начнет передавать данные (аудиопоток) на ОП. При этом служба контроля качества будет проводить периодически радиоизмерение (р/и) и при необходимости с ТД на ОП будет отправлена информация о новом профиле сетевого протокола, после чего ТД будет ожидать подтверждения о смене профиля сетевого протокола и только когда получив подтверждение о смене продолжит передавать данные. Право завершения сеанса связи остается за ОП.


Рисунок 4. Сценарии взаимодействия сети.

Рассмотрим сценарий случайного доступа к физическим ресурсам, который будет организовываться на алгоритме конкурентного доступа. Для реализации данного алгоритма используется служба доступа, о которой было сказано ранее. Рассмотрим более подробно данный алгоритм. Допустим на ТД одновременно поступит два запроса на подключение от ОП. ТД не отправит ответ о подтверждении/отказе в подключении, так как не разберёт кому необходимо предоставить ресурсы. Тогда, не получив ответа от ТД, службой доступа на ОП будет сгенерировано случайное число в диапазоне от 1 до 100. Данное число будет соответствовать времени ожидания до отправки повторного запроса на подключения на ТД и с большей вероятностью данные запросы от ОП на ТД поступят в разные интервалы времени, так как вероятность получения одного и того же числа очень мала. Соответственно ТД уже получит запросы на подключение в разные интервалы времени.

Рассмотрим сценарий взаимодействия объектов сети с контролем качества. Как уже говорилось ранее, контроль качества будет осуществляться путем проведения радиоизмерений. Информация об радиоизмерения поступает в службу контроля качества, которой уже принимается решение о переходе на иной профиль сетевого протокола или нет. 

Библиографический список:

1)1.Бакке А.В. – лекции по курсу "Системы и сети связи с подвижными объектами".

2)Николаев Н.В. - Интерактивная радиосеть мультимедийного вещания (часть 1). (исправленная) http://omoled.ru/publications/view/1380

3)Виноградов Н.С. -Радиосеть сбора данных с ПО (часть 2). http://omoled.ru/publications/view/1384

4)Рихард А.И. -Радиосистема управления подвижными объектами. Часть 2.

http://omoled.ru/publications/view/1373